Utilisation d’inhibiteurs pour bloquer l’activité de l’IDO

L’IDO est une enzyme ayant une large spécificité de substrats pour différents composés dont la structure contient un anneau pyrrole. De par cette caractéristique, l’activité de l’IDO peut se voir inhibée par des petites molécules ayant une structure analogue au tryptophane (Figure 9) et qui peuvent ainsi occuper le site actif de l’enzyme, sans toutefois entraîner une production de métabolites immunosuppressifs ni une diminution de la disponibilité du tryptophane.

Le 1-méthyltryptophane

L’inhibiteur le plus fréquemment utilisé, tant in vitro qu’in vivo, pour bloquer l’activité de l’IDO est le 1-méthyltryptophane (1-MT). Il existe deux isomères de cette molécule, soit le D-1MT et le L-1MT, dont l’efficacité respective a longtemps été source de controverse. Selon le type cellulaire ou le modèle murin étudié, l’efficacité de l’un ou l’autre des isomères est prédominante (191), ce qui s’expliquait difficilement jusqu’à récemment. Les discordances quant à l’efficacité de l’un ou l’autre des isomères ont cependant été résolues par l’identification de l’IDO-2, une enzyme analogue à l’IDO. Suite à cette découverte, il a été mis en évidence que l’IDO-2 était la cible préférentielle du D- 1MT (175), alors que l’IDO serait principalement inhibée par le L-1MT, isomère pour lequel il possède une affinité dix fois plus forte que pour le D-1MT.

Structure Composé L-tryptophane 1-Méthyl-Tryptophane MTH-Tryptophane Brassinine 5-Bromo-Brassinine Structure Composé L-tryptophane 1-Méthyl-Tryptophane MTH-Tryptophane Brassinine 5-Bromo-Brassinine

Figure 9 Structure moléculaire du tryptophane et de molécules analogues.

(Figure modifiée de (234))

Légende: Structure moléculaire du L-tryptophane ainsi que des molécules naturelles ou leur dérivé synthétique possédant une structure analogue composée d’un indole pouvant servir d’inhibiteur à l’enzyme IDO.

Les différentes études in vivo chez la souris ont démontré que lorsqu’utilisé comme seul agent thérapeutique, le 1-MT permet généralement de retarder l’apparition de tumeurs ou de limiter la croissance tumorale (182,183), mais n’entraîne pas la régression complète de tumeurs établies (235). L’absence de lymphocytes T CD4+ ou CD8+ du système immunitaire abolit l’effet anti-tumoral attribué au 1-MT, démontrant leur rôle central dans le mécanisme d’action de cet inhibiteur. Cependant, les effets du 1-MT apportent un bénéfice considérable à d’autres thérapies lorsqu’ils sont combinés, entre autre les effets anti-tumoraux d’agents chimiothérapeutiques. Spécifiquement, une combinaison du 1-MT avec la cyclophosphamide ou le paclitaxel augmente significativement la réponse anti- tumorale et la survie chez des souris porteuses de tumeurs établies (191,235). Les mécanismes moléculaires par lesquels l’inhibition de l’IDO contribue de façon bénéfique à l’efficacité de la chimiothérapie demeurent cependant inconnus. Le 1-MT a aussi fait l’objet de plusieurs essais en combinaison avec des traitements immuno-thérapeutiques. Dans un modèle murin de carcinome pulmonaire, l’administration combinée du 1-MT et d’un vaccin composé de cellules dendritiques fusionnées avec des cellules tumorales pulmonaires permet une réponse cytotoxique ainsi qu’une inhibition de la progression tumorale significativement plus élevée qu’avec l’administration du vaccin seul (230).

Des essais cliniques visant à déterminer l’efficacité anti-tumorale du D-1MT chez l’humain ont été amorcés à la fin de l’année 2007 et sont toujours en cours. L’utilisation de cet isomère chez l’humain est toutefois discutable bien qu’une certaine efficacité ait été démontrée chez la souris. En effet, le D-1MT qui cible l’IDO2 pourrait être inefficace chez environ 50% de la population puisque 2 polymorphismes affectent son activité enzymatique. L’un d’eux affecte le contact entre l’IDO2 et l’anneau indole du tryptophane, réduisant ainsi son activité enzymatique de 90%. L’autre polymorphisme génère un codon STOP prématuré qui abolit complètement l’activité de l’IDO2 (175). De récentes études ont permis d’établir que l’utilisation de l’isomère levo du 1MT serait préférable pour inhiber l’activité de l’IDO produite tant par les DC que par les cellules tumorales humaines. Il a aussi été récemment observé que l’IDO et l’IDO2 sont exprimées chez les DC dérivées des

monocytes matures humains, mais que seul l’IDO participe au catabolisme du tryptophane et que le L-1MT est l’unique isomère capable d’abolir cette activité (236). Des résultats similaires ont été obtenus avec différentes lignées cellulaires tumorales humaines ainsi qu’avec les cellules d’un carcinome primaire du côlon (237). Lors d’une étude réalisée sur les lymphocytes T provenant du sang, d’ascites ou de tumeurs de patientes atteintes d’un cancer épithélial de l’ovaire, il a été démontré que leur prolifération était inhibée par des cellules cancéreuses ovariennes exprimant l’IDO. Seul le L-1MT ou un mélange racémique de DL-1MT ont permis de rétablir la prolifération, alors que le D-1MT était inefficace (238). Il est probable que le D-1MT amène un certain bénéfice aux patients, mais ceci serait causé par des effets de l’inhibiteur non spécifiques à l’IDO.

Autres petites molécules inhibitrices

L’identification ou le développement d’inhibiteurs ayant une forte spécificité pour l’IDO et dont l’efficacité est supérieure au 1-MT est un champ de recherche en plein effervescence. Différentes molécules ont été identifiées jusqu’à maintenant, mais des essais cliniques n’ont pas encore été entrepris.

De ces molécules, on retrouve le méthyl-thiohydantoin (MTH) tryptophane, dont la structure est analogue au tryptophane. Le MTH-tryptophane permet d’inhiber efficacement l’IDO, et in vitro, son potentiel inhibiteur est 20 fois supérieur à celui du 1-MT (235). De plus, cette molécule permet d’inhiber à la fois l’IDO et l’IDO2 (175), ce qui la soustrait à toute controverse en lien avec les isoformes inhibés.

La brassinine faisant parti de la famille des phytoalexines, une classe de produits naturels dérivée des plantes a aussi été identifiée comme inhibiteur potentiel de l’IDO. De plus, un dérivé synthétique de ce composé, soit la 5-bromo-brassinine possède de meilleures propriétés pharmacologiques puisque son niveau sérique est maintenu plus longtemps que son analogue naturel suite à son administration orale. Les propriétés anti-

cancéreuses de la 5-bromo-brassinine ont récemment été démontrées in vivo grâce au modèle murin mouse mammary tumor virus (MMTV)-neu qui développe spontanément des adénocarcinomes mammaires (234). Il a aussi été démontré que son action inhibitrice sur la progression tumorale passe par le blocage de l’IDO. De plus, lorsqu’administré en combinaison avec un agent chimiothérapeutique, la brassinine ou son dérivé synthétique la 5-bromo-brassinine permettent une régression tumorale plus prononcée qu’avec un traitement de chimiothérapie seul. De plus, la 5-bromo-brassinine utilisée comme simple agent freine de façon significative la progression tumorale d’un mélanome B16-F10 établi 7 jours avant le début du traitement. En considérant le fait que le 1-MT n’inhibe pas la croissance tumorale de façon significative lorsqu’il est utilisé comme seul traitement, la 5- bromo-brassinine pourrait constituer un inhibiteur de l’IDO ayant un potentiel clinique plus intéressant.

Quel que soit l’inhibiteur ayant la plus haute efficacité, son utilisation en clinique pourrait offrir des effets bénéfiques dépassant largement les effets néfastes, si l’on considère ce qui a pu être observé chez la souris. En effet, contrairement à d’autres thérapies visant à contrer certains mécanismes menant à l’évasion tumorale, l’inhibition pharmacologique ou génétique de l’IDO chez la souris n’entraîne pas d’auto-immunité préoccupante. Cependant, basé sur les résultats de différents modèles murins, l’usage mono-thérapeutique d’inhibiteurs de l’IDO en clinique pourrait améliorer la réponse anti-tumorale de façon peu efficace.